一篇关于以太网 Ethernet 的技术摘要

早在 1972 年,就职于美国施乐 Xerox 公司Robert Metcalfe(被称作以太网之父)与另外两位学者,协作发表了一篇名为《以太网:区域计算机网络的分布式包交换技术》的文章,并在不久之后获得了《具有冲突检测的多点数据通信系统》专利,以太网(Ethernet)技术的雏形就此诞生。至此以太网相关的标准不断演进,诞生了标准以太网(10 Mbit/s)、快速以太网(100 Mbit/s)、千兆以太网(1000 Mbit/s)、万兆以太网(10000 Mbit/s)等一系列标准。

以太网的底层工作机制基于载波侦听多路访问/碰撞检测CSMA/CD,Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)协议,从而确保多个设备在相同的物理介质上通信。当其中一个设备有数据需要发送时,会先监听线路上是否存在其它信号,线路空闲就开始传输数据,线路繁忙则等待直至线路可用为止。如果在传输过程当中发生了碰撞(即两个设备同时发送数据导致信号叠加),设备就会检测到这种情况并且发送阻塞信号,然后等待随机时间之后再进行重试。

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控制器区域网络 CAN 总线协议图解

控制器区域网络(CAN,Controller Area Network)总线协议规范正式发布于 1986 年,由德国博世公司为解决汽车电子系统当中,复杂的线束问题而设计。1991 年发布的 CAN 2.0 A/B 规范的推出标志着其开启了标准化的进程。1993 年推出的 ISO 11898 标准进一步巩固了其国际规范地位。伴随汽车电子和工业控制增涨的通信需求,2012 年发布的 CAN FD 进一步提升了带宽与数据长度。而 2020 年发布的 CAN XL 则能够支持更大数据量的传输,从而适应未来的智能化场景。

CAN 总线协议发展至今日,已经以其 低成本高实时性高可靠性优秀的抗干扰能力,成为当下使用极为广泛的标准化串行通信协议,被大面积运用于 工业控制汽车电子航空航天 等对于可靠性要求较高的领域。众所周知,理工类技术的最佳学习方式,往往需要基于最为直观的理解,而大量的示意图和表格正是化繁为简的利器。本文就将通过一系列丰富的图片与表格,来展示 CAN 总线协议的各个技术细节,以便让大家能够快速的理解这款倍受工程师欢迎的总线通信协议。

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